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Kongresse - Symposien - Seminare - MessenBeton- und Stahlbetonbau4/2017259-260Veranstaltungskalender

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Betonbohr- und -sägebranche weiter auf WachstumskursBeton- und Stahlbetonbau4/2017218Aktuelles

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Content: Geomechanics and Tunnelling 4/2017Geomechanics and Tunnelling4/2017Contents

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Schubert, WulfCurrent state of tunnelling in fault zones / Stand der Technik des Tunnelbaus in StörzonGeomechanics and Tunnelling4/2017326Editorials

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News: Geomechanics and Tunnelling 4/2017Geomechanics and Tunnelling4/2017328-337News

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Breakthrough of the Belchen Tunnel refurbishment project / Durchschlag des Sanierungstunnels Belchen
Official ground breaking at the Spitzenberg Tunnel / Offizieller Tunnelanschlag Spitzenberg
Breakthrough in the Filder Tunnel / Durchschlag im Fildertunnel
Breakthrough of the second bore of the Perjen Tunnel / Durchschlag der 2. Röhre des Perjentunnels
Semmering Base Tunnel: Grautschenhof Tunnel under construction / Semmering-Basistunnel: Tunnel Grautschenhof in Bau
Last ground breaking on the Koralmbahn in Carinthia / Letzter Tunnelanschlag an der Koralmbahn in Kärnten
Refurbishment of the Plabutsch Tunnel / Sanierung des Plabutschtunnels
Investigation drilling for rail tunnel in Offenburg / Erkundungsbohrungen für Eisenbahntunnel in Offenburg
50 years ILF / 50 Jahre ILF
Dieter Schwank takes over management from Renzo Simoni / Dieter Schwank übernimmt Leitung von Renzo Simoni
Call for papers - Themes for the next issues of Geomechanics and Tunnelling / Themen für die nächsten Ausgaben der “Geomechanics and Tunnelling”

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Schubert, Wulf; Blümel, Manfred; Staudacher, Robert; Brunnegger, StefanSupport aspects of tunnels in fault zones / Aspekte des Ausbaus von Tunneln in StörungszonenGeomechanics and Tunnelling4/2017342-352Topics

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Special considerations are required for the support of tunnels in fault zones. On the one hand, standard support elements are not compatible with the imposed displacements. On the other hand, local shearing can cause damage to the lining already at rather small displacements magnitudes. Cracks in the lining frequently are observed, when the geometry of the tunnel changes, or at the intersection with cross passages. As strengthening of the lining in many cases cannot prevent damage, temporarily leaving an open gap in the primary lining. Implementing yielding elements into the lining is as well feasible, as economical increasingly replaces the traditional method of leaving open gaps. This results in a better utilization of the lining's capacity and a considerable reduction of displacements. As the lining with integrated yielding elements develops considerable thrust, a transfer of the loads via the construction joints is required. Thus, careful construction of those joints is essential. Another problem can be the bond between bolt, grout, and rock mass, as the bolts are installed, when the displacement rate is highest, and the strength of the grout still low. This paper deals only with phenomena caused by discontinuities and large displacements, and does not address other hazards, like flowing ground.
Der Tunnelbau in Störungszonen stellt ganz besondere Herausforderungen an den Ausbau. Zum einen sind die üblicherweise verwendeten Ausbaumittel mit den zu erwartenden Verformungen nicht kompatibel. Andererseits kann es, bedingt durch lokalisierte Scherverschiebungen an Trennflächen auch schon bei kleineren Verformungen zu Schäden an der primären Stützung kommen. Risse in der Spritzbetonschale treten häufig auch bei Querschnittswechseln oder beim Ansatz von Querschlägen auf. Da häufig eine Verstärkung der Schale Schäden nicht verhindert, ist bei höherer Überlagerung das Belassen eines offenen Schlitzes in der Spritzbetonschale zweckmäßig und wirtschaftlich. Anstelle der früher üblichen offenen Schlitze in Störungszonen werden zunehmend Stauchelemente eingesetzt, was zu einer besseren Auslastung der Schale und damit zu einer deutlichen Reduktion der Verformungen führt. Durch die bessere Auslastung der Schale kommt auch der Ausführung von Arbeitsfugen vermehrt Bedeutung zu. Problematisch kann auch der Verbund zwischen Felsbolzen, Mörtel und Gebirge bei höheren Deformationsraten während der Aushärtung des Mörtels sein. Dieser Beitrag beschäftigt sich nur mit Phänomenen, die durch Trennflächen und große Verformungen hervorgerufen werden. Andere Mechanismen wie fließendes Gebirge werden hier nicht diskutiert.

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Brandtner, Markus; Lenz, GeroldChecking the system behaviour using a numerical model / Überprüfung des Systemverhaltens anhand eines numerischen ModellsGeomechanics and Tunnelling4/2017353-365Topics

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The Semmering Base Tunnel with a total length of approx. 27 km is being driven through a complex system of fault zones. During the investigation period, technically demanding site investigations were carried out to obtain information on geological and hydrological conditions including the determination of the strength and stiffness of the faulted zones. The results formed the basis for the geotechnical design, performed according to the Guideline for the Geotechnical Design of Underground Structures with Conventional Excavation published by the Austrian Society for Geomechanics. According to the regulations, the system behaviour must already be tested against the designed support measures during the design stage. In this case the behaviour was assessed using a complex 3D Finite Element model. The expected and therefore predicted system behaviour represents the baseline for the observational method.
Der Semmering Basistunnel mit einer Gesamtlänge von ca. 27 km wird in einem äußerst komplexen Störungssystem vorgetrieben. Im Vorfeld wurden aufwändige Baugrunderkundungen angestellt, die auch umfangreiche Untersuchungen der hydraulischen Bedingungen sowie die Bestimmung der Festigkeit bzw. Steifigkeit des Gebirges in den Störungszonen umfassten. Die Ergebnisse der Vorerkundung bildeten die Basis für die Planung gemäß ÖGG Richtlinie für die geotechnische Planung von Untertagebauten mit zyklischem Vortrieb. Der Richtlinie entsprechend ist bereits im Planungsprozess das Systemverhalten bei der Festlegung der Baumaßnahmen zu überprüfen. Im gegenständlichen Fall wurde die Systemantwort anhand eines 3D Finite Elemente Modells ermittelt. Das erwartete und somit prognistizierte Systemverhalten stellt die Ausgangsbasis für die Beobachtungsmethode dar.

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Lenz, Gerold; Kluckner, Alexander; Holzer, Robert; Stadlmann, Thomas; Schachinger, Tobias; Gobiet, GerhardPrediction of fault zones based on geological and geotechnical observations during tunnel construction / Prognose von Störungszonen auf Basis geologisch-geotechnischer Beobachtungen im VortriebGeomechanics and Tunnelling4/2017366-379Topics

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During the construction of the Semmering Base Tunnel, Lot SBT1.1, the drives have already encountered several fault zones in the Greywacke Zone. Because of the high overburden, the exact position of these fault zones is unknown at tunnel level; a common problem for all tunnelling projects in mountainous regions. Simple exploration drilling techniques such as percussion drillings, where only cuttings and not cores are won, do not always provide enough information to precisely specify the position of the fault zones or their nature ahead of the face. This is reason enough to examine other possibilities for the short-term prediction of fault zones with differing characteristics ahead of the face. Usually displacement data evaluation provides the basis for a short-term prediction of the system behaviour. However, experiences from Lot SBT1.1 show that applying this approach solely does not always yield satisfying results. A further systematic analysis of selected geological data can improve the short-term prediction. In particular, changes of discontinuity and rock mass characteristics mapped at the tunnel face are analysed to spot significant trends indicating fault zones ahead of the face. These trends are then related to and verified by the results of displacement data evaluation. This combination of rock mass characteristics mapped at the face and state-of-the-art evaluation of displacement data has helped to improve the reliability of short-term predictions during the tunnel excavation.
Beim Vortrieb des Semmering-Basistunnels wurden im Baulos SBT1.1 bisher mehrere Störungszonen in der Grauwackenzone durchörtert. Wie im Gebirgstunnelbau mit größeren Überlagerungen üblich, ist die metergenaue Lage dieser Störungszonen auf Tunnelniveau nicht bekannt und Tastbohrungen von der Ortsbrust aus nicht immer aussagekräftig. Diese Umstände wurden als Anlass genommen, die Möglichkeiten einer Kurzzeitprognose von Störungszonen zu evaluieren. Dieser Beitrag zeigt die Auswirkungen von Störungszonen unterschiedlicher Ausprägung auf das Systemverhalten des Tunnels bei der Durchörterung. Die systematische Analyse der geotechnischen Messdaten bildet hierzu eine elementare Grundlage, führt aber alleine nicht immer zum Ziel. Anhand der Erfahrungen beim Baulos SBT1.1 wird gezeigt, dass auch eine systematische Auswertung ausgewählter geologischer Parameter und geotechnische Beobachtungen beim Vortrieb wichtige Grundlagen für eine Kurzzeitprognose bilden können. Die Entwicklung des Gefüges und der geotechnischen Eigenschaften des Gebirges an der Ortsbrust im Nahbereich von Störungszonen wird analysiert und mit den Ergebnissen der geotechnischen Messungen korreliert. Die Kombination dieser Beobachtungen mit der Messdatenauswertung soll ein frühzeitiges Erkennen von Änderungen in den geotechnischen Verhältnissen, insbesondere von Störungszonen, im Vortrieb erleichtern.

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Schmidt, Markus; Richter, Thomas; Lehmann, PaulInnovative geophysical technologies for the exploration of faults, karst structures and cavities in tunnelling / Innovative Geophysik-Technologien zur Störungs-, Karst- und Hohlraumerkundung im TunnelbauGeomechanics and Tunnelling4/2017380-394Topics

Kurzfassung

In rock formations prone to karstification, there are no or only limited geological/hydrological principles that enable safe prognosis of the existence and location of karst and fault structures. The application of geophysical methods offers a high efficiency of detection and localisation of faults, cavities and karst structures, and when combined with targeted verification drillings, provides an extensive three-dimensional structural investigation of rock formations. Four examples of geophysical karst and fault investigations in German tunnelling are presented here to demonstrate the innovative technologies and their respective survey results that in all cases contributed to a safe excavation process and later operation of the tunnels.
In verkarstungsfähigen Gesteinsformationenexistieren keine oder nur eingeschränkt gültige geologisch-hydrologische Gesetzmäßigkeiten, die eine sichere Prognose der Existenz und räumlichen Lage von Karst- und Störungsstrukturen ermöglichen. Daher kann bei der Karst-, Störungs- und Hohlraumerkundung im Tunnelbau die Geophysik mit hoher Effizienz zur Prospektion eingesetzt werden, da sie, in Kombination mit einer gezielten bohrtechnischen Aufschlusserkundung, eine umfassende räumliche Strukturerkundung der Gesteinsformationen ermöglicht. Anhand von vier Beispielen der geophysikalischen Karst- und Störungserkundung im deutschen Tunnelbau werden die an die jeweilige Aufgabenstellung adaptierten innovativen Messtechnologien vorgestellt und mit konkreten Ergebnissen untersetzt, die in allen Fällen wesentlich zu einem gesicherten Vortrieb sowie zu einer sicheren Betriebsphase der Tunnel beigetragen haben.

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Leitner, Andreas; Herzfeld, Thomas; Nebois, Christian; Schreitl, Bernhard; Wageneder, JohannesThe new line crossing U2/U5 of the Vienna subway / Das neue Linienkreuz U2/U5 der Wiener U-BahnGeomechanics and Tunnelling4/2017395-405Topics

Kurzfassung

Vienna is not only a growing city but also one with a high quality of life. One reason for this is the availability of good public transport services, the heart of which is the subway system, which has been steadily extended for 40 years. In order to relieve Line U6 and provide better conditions for changing trains, an underground route will be constructed for Line 2 in the next few years through the densely built-up 19th century part of the city starting from Rathaus station and running to Matzleinsdorfer Platz. Most of the running tunnels will be bored with an EPB machine while the station tunnels, crossovers and cross passages will be excavated conventionally using the New Austrian Tunnelling Method. Most of the tunnels pass through Miocene silt. In addition, a section with driverless operation and platform doors is planned for the construction of the U5 in order to gain experience for future extensions.
Wien ist nicht nur eine Stadt, die wächst, sondern auch eine mit hoher Lebensqualität. Mitverantwortlich dafür ist auch das gute Angebot an öffentlichen Verkehrsmitteln. Das Herzstück dafür ist das U-Bahnsystem, das seit 40 Jahren stetig erweitert wird. Zur Entlastung der U6 und um bessere Umsteigrelationen zu erhalten, wird in den nächsten Jahren durch die dichtverbauten Gründerzeitviertel eine U-Bahnstrecke für die Linie 2 ausgehend von der Station Rathaus bis zum Matzleinsdorfer Platz errichtet. Ein Großteil der Streckenröhren wird dabei mit einer EPB-Schildmaschine aufgefahren werden, während die Stationen, Gleiswechsel und Querschläge konventionell nach der Neuen Österreichischen Tunnelbaumethode ausgebrochen werden. Zum überwiegenden Teil kommen die Tunnel im Schluff des Miozäns zu liegen. Darüber hinaus wird mit dem Bau der U5 auch eine Strecke mit fahrerlosem Betrieb und Bahnsteigtüren errichtet, um Erfahrungen für den zukünftigen Ausbau zu sammeln.

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Kister, Bernd; Rubin, Karl-HeinzBlock rotation on impact - A factor to be considered in the design of rockfall protection embankments / Die Blockrotation beim Impakt - Eine zu berücksichtigende Größe bei der Konstruktion von SteinschlagschutzdämmenGeomechanics and Tunnelling4/2017406-420Topics

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In the course of several research projects carried out at the Lucerne University of Applied Sciences and Arts, the effect of block rotation on impact on protection embankments has been investigated. The occasion for these experimental studies was the conflicting statements in the literature about the influence of block rotation on impact and the different and mostly very simple models for the design and sizing of such structures. Considering this, both small-scale quasi-2D tests and half-scale 3D tests were performed and evaluated. The test results show that block rotation, which has until now been neglected in the design and sizing of rockfall protection embankments, is actually of great significance. Three rules for the geometry of such structures could be derived from the test results.
An der Hochschule Luzern wurde im Rahmen von mehreren Forschungsprojekten der Einfluss der Blockrotation beim Impakt auf einen Schutzdamm untersucht. Anlass für diese Untersuchungen waren zum einen die widersprüchlichen Aussagen in der Literatur im Hinblick auf den Einfluss der Blockrotation beim Impakt und zum anderen unterschiedliche, meist sehr einfache Modelle für den Entwurf und die Bemessung von solchen Bauwerken. Vor diesem Hintergrund wurden sowohl kleinmaßstäbliche Quasi-2D-Versuche als auch halbmaßstäbliche 3D-Versuche durchgeführt und ausgewertet. Die Versuchsergebnisse zeigen auf, dass der Blockrotation, die bisher beim Entwurf und der Bemessung von Steinschlagschutzdämmen vernachlässigt wurde, eine große Bedeutung zukommt. Aus den durchgeführten Versuchen konnten drei Regeln für die Geometrie solcher Bauwerke abgeleitet werden.
An der Hochschule Luzern wurde im Rahmen von mehreren Forschungsprojekten der Einfluss der Blockrotation beim Impakt auf einen Schutzdamm untersucht. Anlass für diese Untersuchungen waren zum einen die widersprüchlichen Aussagen in der Literatur im Hinblick auf den Einfluss der Blockrotation beim Impakt und zum anderen unterschiedliche, meist sehr einfache Modelle für den Entwurf und die Bemessung von solchen Bauwerken. Vor diesem Hintergrund wurden sowohl kleinmaßstäbliche Quasi-2D-Versuche als auch halbmaßstäbliche 3D-Versuche durchgeführt und ausgewertet. Die Versuchsergebnisse zeigen auf, dass der Blockrotation, die bisher beim Entwurf und der Bemessung von Steinschlagschutzdämmen vernachlässigt wurde, eine große Bedeutung zukommt. Aus den durchgeführten Versuchen konnten drei Regeln für die Geometrie solcher Bauwerke abgeleitet werden.

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Diary of Events: Geomechanics and Tunnelling 4/2017Geomechanics and Tunnelling4/2017421-422Diary of Events

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Inhalt: Mauerwerk 4/2017Mauerwerk4/2017Inhalt

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Graubner, Carl-AlexanderNew challenges in times of climate change / Neue Herausforderungen in Zeiten des KlimawandelsMauerwerk4/2017207-208Editorials

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Müller, Dominik; Förster, Valentin; Graubner, Carl-AlexanderInfluence of material spatial variability on required safety factors for masonry walls in compression / Einfluss räumlicher Materialstreuungen auf den erforderlichen Sicherheitsbeiwert für druckbeanspruchte MauerwerkswändeMauerwerk4/2017209-222Fachthemen

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Since masonry is one of the oldest and most traditional construction types, corresponding safety concepts are usually based on experience instead of being calibrated by structural reliability methods. For this reason, reliability analyses of masonry structures are needed to check if safety factors should be adjusted. Masonry is a non-homogenous material. Because of that, it is very important to consider the spatial variability of material properties when assessing the reliability of masonry walls. Therefore, it is useful to know if and to what extent spatial variability increases or decreases the reliability of masonry walls and the required safety factors. The influence of spatial variability depends on the length of a wall due to the capability of load redistribution. Also, it is affected by the governing failure mode, which depends on the slenderness of the wall, and can be local compression or stability failure. This paper demonstrates the effect of spatial variability on the load-bearing capacity of masonry walls in terms of mean value, scatter and design value. For this purpose, walls of varying length and slenderness were analysed with and without the consideration of spatial variability by performing Monte Carlo simulations. Based upon that, safety factors were determined which are required to meet the target reliability defined by EN 1990.

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Collaboration in the south German brickmaking industry / Zusammenschluss in der süddeutschen ZiegelindustrieMauerwerk4/2017222Firmen und Verbände

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Schranz, Christian; Suda, Raphael; Jäger, AndreasDevelopment of a tool for the structural design of the vertical load-bearing capacity of unreinforced masonry / Entwicklung eines Tools zur Bemessung der Vertikaltragfähigkeit von unbewehrtem MauerwerkMauerwerk4/2017223-234Fachthemen

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Before the introduction of EC 6, simple codes permitted masonry to be designed manually. The simplified procedure according to EN 1996-3 still allows manual design, but its application is restricted. Therefore, a more laborious design according to EN 1996-1-1 is often required.
This article presents a newly developed software tool, which facilitates the structural design of the vertical load-bearing capacity of unreinforced masonry according to EN 1996-1-1. The tool is intuitive to use and has been developed based on experience from working in the field. The tool assists the planner in making decisions during the masonry design process. This article describes and explains the implemented, theoretical assumptions as well as the software tool NRd-Pro-Tool itself. This software tool facilitates simple, clear und transparent structural design of the vertical load bearing capacity of unreinforced masonry.

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Hauer, MarkusDesign tables for the utilisation factor &agr;6, fi for the structural fire design of masonry according to DIN EN 1996-1-2/NA in the simplified calculation method / Bemessungstabellen für den Ausnutzungsfaktor &agr;6, fi für die Bemessung von Mauerwerk im Brandfall nach DIN EN 1996-1-2/NA im vereinfachten VerfahrenMauerwerk4/2017235-252Fachthemen

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Easy-to-use verification equations are available for the verifications in the simplified calculation method. This applies also for the structural fire design of those masonry types for which a verification with the utilisation factor &agr;fi is given in the National Annex DIN EN 1996-1-2/NA. In specific applications, however, a classification can only be made applying the utilisation factor &agr;6,fi. In these cases, the verification for the structural fire design by calculation is considerably more complex than the mathematical verification of the structural design in the “cold state”. The present paper shows how the design equation for &agr;6,fi can be made significantly easier with regard to its application by reference to the design value of the vertical load bearing resistance in the simplified method. Moreover, an upper limit value for the utilisation factor &agr;6,fi for the simplified method is summarised in tables.

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Dengler, Kersten; Förster, ValentinNumerical investigation of lateral earth pressure for unreinforced masonry walls / Numerische Analyse des Erddrucks für Kellerwände aus unbewehrtem MauerwerkMauerwerk4/2017253-266Fachthemen

Kurzfassung

For the design of unreinforced masonry walls under lateral earth pressure according to DIN EN 1996-3 [1], the active earth pressure is used, which is less than the earth pressure at rest. For the consideration of active earth pressure, a sufficient deflection of the wall is needed. It is unknown whether the deflections in reality are large enough to justify a reduction of the active earth pressure. Therefore a numerical model has been developed which considers the load-bearing behaviour of masonry walls, with several boundary conditions being considered to estimate the effective earth pressure.

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5th DGNB Prize for sustainable building / 5. DGNB Preis "Nachhaltiges Bauen"Mauerwerk4/2017267-269Wettbewerbe

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KLB strengthen their innovation power / KLB stärkt InnovationskraftMauerwerk4/2017269Firmen und Verbände

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Termine: Mauerwerk 4/2017Mauerwerk4/2017270Termine

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10th Australasian Masonry Conference Masonry today and tomorrow
10th International Masonry Conference

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Inhalt: Stahlbau 4/2017Stahlbau4/2017Inhalt

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Stranghöner, NatalieHerrn Professor Herbert Schmidt zum 80. Geburtstag!Stahlbau4/2017301Editorials

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Stranghöner, Natalie; Jungbluth, Dominik; Afzali, Nariman; Lorenz, ChristophEinblick in das Vorspannverhalten von geschraubten Verbindungen aus nichtrostendem StahlStahlbau4/2017302-314Fachthemen

Kurzfassung

Herrn Univ.-Prof. em. Dr.-Ing. Herbert Schmidt zur Vollendung seines 80. Lebensjahres gewidmet
Vorgespannte geschraubte Verbindungen aus nichtrostendem Stahl sind derzeit normativ nicht zulässig. Dennoch besteht der Wunsch seitens der Bauausführenden, in Spezialfällen diese Art von Verbindungen tragsicherheitsrelevant oder auch nur aus Gebrauchstauglichkeitsgründen auszuführen. Gemeinhin wird den vorgespannten Verbindungen aus nichtrostendem Stahl unterstellt, dass sie sehr hohen Vorspannkraftverlusten infolge Relaxieren und Kriechen der Schrauben und Kriechen des Klemmpaktes unterliegen, weshalb die tatsächlich in der Verbindung verbleibende Vorspannkraft nicht abschätzbar sein soll. Im Rahmen des europäischen RFCS-Forschungsvorhabens SIROCO laufen derzeit umfangreiche Untersuchungen zum Anzieh- und Vorspannverhalten von geschraubten Verbindungen aus nichtrostenden austenitischen und Duplex-Stählen zum Einsatz in gleitfesten Verbindungen aus ebenfalls nichtrostenden Stählen. Erste Ergebnisse aus diesem Vorhaben zeigen, dass ein gezieltes Anziehen solcher Verbindungen durchaus möglich ist, dass die Vorspannkraftverluste infolge Relaxieren bei Weitem nicht so hoch sind wie vermutet und dass das Fressen der Verbindungen bei geeigneter Werkstoffpaarung und Wahl des Schmiermittels durchaus zu vermeiden ist. Der vorliegende Beitrag soll erste Einblicke in die vorliegenden Ergebnisse des derzeit noch laufenden Vorhabens geben.

Insight into the preloading behaviour of bolted assemblies of stainless steel.
Preloaded bolted assemblies made of stainless steel are currently not permitted. Nonetheless, the wish of the construction industry exists to carry out these types of connections in special cases for ultimate or serviceability limit state reasons. Generally, preloaded bolted assemblies made of stainless steel are presumed to be subjected to very high preload losses due to relaxation and creep of the bolts and creep of the clamping packages, which is why the actual preloading force remaining in the connection is assumed not to be estimable. Within the scope of the European RFCS research project SIROCO, extensive investigations are currently being conducted on the tightening and preloading behaviour of bolted assemblies made of austenitic and duplex stainless steels. First results from this project show that a targeted attraction of such compounds is quite possible and that the preload losses due to relaxation are far from being as high as presumed. Furthermore, galling of the connections can be avoided by choosing suitable material pairings and lubricants. The present paper will provide an initial insight into the results of the still ongoing project.

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